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Theorem bldisj 14284
Description: Two balls are disjoint if the center-to-center distance is more than the sum of the radii. (Contributed by Mario Carneiro, 30-Dec-2013.)
Assertion
Ref Expression
bldisj (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∩ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) = ∅)

Proof of Theorem bldisj
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr3 1006 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))
2 simpr1 1004 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → 𝑅 ∈ ℝ*)
3 simpr2 1005 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → 𝑆 ∈ ℝ*)
42, 3xaddcld 9901 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → (𝑅 +𝑒 𝑆) ∈ ℝ*)
5 xmetcl 14235 . . . . . 6 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) → (𝑃𝐷𝑄) ∈ ℝ*)
65adantr 276 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → (𝑃𝐷𝑄) ∈ ℝ*)
7 xrlenlt 8039 . . . . 5 (((𝑅 +𝑒 𝑆) ∈ ℝ* ∧ (𝑃𝐷𝑄) ∈ ℝ*) → ((𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
84, 6, 7syl2anc 411 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄) ↔ ¬ (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
91, 8mpbid 147 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ¬ (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆))
10 elin 3332 . . . 4 (𝑥 ∈ ((𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∩ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) ↔ (𝑥 ∈ (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∧ 𝑥 ∈ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)))
11 simpl1 1001 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
12 simpl2 1002 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → 𝑃𝑋)
13 elbl 14274 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑅 ∈ ℝ*) → (𝑥 ∈ (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ↔ (𝑥𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑥) < 𝑅)))
1411, 12, 2, 13syl3anc 1248 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → (𝑥 ∈ (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ↔ (𝑥𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑥) < 𝑅)))
15 simpl3 1003 . . . . . . . 8 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → 𝑄𝑋)
16 elbl 14274 . . . . . . . 8 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑄𝑋𝑆 ∈ ℝ*) → (𝑥 ∈ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆) ↔ (𝑥𝑋 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆)))
1711, 15, 3, 16syl3anc 1248 . . . . . . 7 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → (𝑥 ∈ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆) ↔ (𝑥𝑋 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆)))
1814, 17anbi12d 473 . . . . . 6 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑥 ∈ (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∧ 𝑥 ∈ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) ↔ ((𝑥𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑥) < 𝑅) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆))))
19 anandi 590 . . . . . 6 ((𝑥𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑥) < 𝑅 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆)) ↔ ((𝑥𝑋 ∧ (𝑃𝐷𝑥) < 𝑅) ∧ (𝑥𝑋 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆)))
2018, 19bitr4di 198 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑥 ∈ (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∧ 𝑥 ∈ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) ↔ (𝑥𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑥) < 𝑅 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆))))
2111adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → 𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋))
2212adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → 𝑃𝑋)
23 simpr 110 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → 𝑥𝑋)
24 xmetcl 14235 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑥𝑋) → (𝑃𝐷𝑥) ∈ ℝ*)
2521, 22, 23, 24syl3anc 1248 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑃𝐷𝑥) ∈ ℝ*)
2615adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → 𝑄𝑋)
27 xmetcl 14235 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑄𝑋𝑥𝑋) → (𝑄𝐷𝑥) ∈ ℝ*)
2821, 26, 23, 27syl3anc 1248 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑄𝐷𝑥) ∈ ℝ*)
292adantr 276 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → 𝑅 ∈ ℝ*)
303adantr 276 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → 𝑆 ∈ ℝ*)
31 xlt2add 9897 . . . . . . . 8 ((((𝑃𝐷𝑥) ∈ ℝ* ∧ (𝑄𝐷𝑥) ∈ ℝ*) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ*)) → (((𝑃𝐷𝑥) < 𝑅 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆) → ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
3225, 28, 29, 30, 31syl22anc 1249 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (((𝑃𝐷𝑥) < 𝑅 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆) → ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
33 xmettri3 14257 . . . . . . . . 9 ((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ (𝑃𝑋𝑄𝑋𝑥𝑋)) → (𝑃𝐷𝑄) ≤ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)))
3421, 22, 26, 23, 33syl13anc 1250 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑃𝐷𝑄) ≤ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)))
356adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑃𝐷𝑄) ∈ ℝ*)
3625, 28xaddcld 9901 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) ∈ ℝ*)
374adantr 276 . . . . . . . . 9 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (𝑅 +𝑒 𝑆) ∈ ℝ*)
38 xrlelttr 9823 . . . . . . . . 9 (((𝑃𝐷𝑄) ∈ ℝ* ∧ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ∈ ℝ*) → (((𝑃𝐷𝑄) ≤ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) ∧ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) < (𝑅 +𝑒 𝑆)) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
3935, 36, 37, 38syl3anc 1248 . . . . . . . 8 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (((𝑃𝐷𝑄) ≤ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) ∧ ((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) < (𝑅 +𝑒 𝑆)) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
4034, 39mpand 429 . . . . . . 7 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (((𝑃𝐷𝑥) +𝑒 (𝑄𝐷𝑥)) < (𝑅 +𝑒 𝑆) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
4132, 40syld 45 . . . . . 6 ((((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) ∧ 𝑥𝑋) → (((𝑃𝐷𝑥) < 𝑅 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
4241expimpd 363 . . . . 5 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑥𝑋 ∧ ((𝑃𝐷𝑥) < 𝑅 ∧ (𝑄𝐷𝑥) < 𝑆)) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
4320, 42sylbid 150 . . . 4 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑥 ∈ (𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∧ 𝑥 ∈ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
4410, 43biimtrid 152 . . 3 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → (𝑥 ∈ ((𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∩ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) → (𝑃𝐷𝑄) < (𝑅 +𝑒 𝑆)))
459, 44mtod 664 . 2 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ¬ 𝑥 ∈ ((𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∩ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)))
4645eq0rdv 3481 1 (((𝐷 ∈ (∞Met‘𝑋) ∧ 𝑃𝑋𝑄𝑋) ∧ (𝑅 ∈ ℝ*𝑆 ∈ ℝ* ∧ (𝑅 +𝑒 𝑆) ≤ (𝑃𝐷𝑄))) → ((𝑃(ball‘𝐷)𝑅) ∩ (𝑄(ball‘𝐷)𝑆)) = ∅)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  w3a 979   = wceq 1363  wcel 2159  cin 3142  c0 3436   class class class wbr 4017  cfv 5230  (class class class)co 5890  *cxr 8008   < clt 8009  cle 8010   +𝑒 cxad 9787  ∞Metcxmet 13809  ballcbl 13811
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2161  ax-14 2162  ax-ext 2170  ax-sep 4135  ax-pow 4188  ax-pr 4223  ax-un 4447  ax-setind 4550  ax-cnex 7919  ax-resscn 7920  ax-1cn 7921  ax-1re 7922  ax-icn 7923  ax-addcl 7924  ax-addrcl 7925  ax-mulcl 7926  ax-addcom 7928  ax-addass 7930  ax-i2m1 7933  ax-0id 7936  ax-rnegex 7937  ax-pre-ltirr 7940  ax-pre-ltwlin 7941  ax-pre-lttrn 7942  ax-pre-apti 7943  ax-pre-ltadd 7944
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2040  df-mo 2041  df-clab 2175  df-cleq 2181  df-clel 2184  df-nfc 2320  df-ne 2360  df-nel 2455  df-ral 2472  df-rex 2473  df-rab 2476  df-v 2753  df-sbc 2977  df-csb 3072  df-dif 3145  df-un 3147  df-in 3149  df-ss 3156  df-nul 3437  df-if 3549  df-pw 3591  df-sn 3612  df-pr 3613  df-op 3615  df-uni 3824  df-iun 3902  df-br 4018  df-opab 4079  df-mpt 4080  df-id 4307  df-po 4310  df-iso 4311  df-xp 4646  df-rel 4647  df-cnv 4648  df-co 4649  df-dm 4650  df-rn 4651  df-res 4652  df-ima 4653  df-iota 5192  df-fun 5232  df-fn 5233  df-f 5234  df-fv 5238  df-ov 5893  df-oprab 5894  df-mpo 5895  df-1st 6158  df-2nd 6159  df-map 6667  df-pnf 8011  df-mnf 8012  df-xr 8013  df-ltxr 8014  df-le 8015  df-xadd 9790  df-psmet 13816  df-xmet 13817  df-bl 13819
This theorem is referenced by:  bl2in  14286
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